پایان نامه ارشد برق گرایش مدیریت و کنترل شبکه های قدرت:مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش  شبکه های قدرت

با عنوان :مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

گرایش مدیریت و کنترل شبکه های قدرت

 

 

عنوان

مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی

 

 

استاد راهنما

دکتر سید حمید حسینی

 

 

 

تابستان 90

 

 

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

در سیستم تجدید ساختار شده صنعت برق بهره­برداری ایمن از سیستم قدرت یکی از مسائل چالش برانگیز می­باشد. ساختارهای مختلفی برای بستن بازارهای انرژی و رزرو و سایر خدمات جانبی در سیستم‏های قدرت وجود دارد. در برخی از سیستم‏ها بهره‏بردار شبکه برای یافتن نقطه عملکرد سیستم در کوتاه مدت بازارهای متنوعی را در نظر می‏گیرد؛ برای مثال بازار انرژی، بازار تنظیم، بازار رزرو و … . در برخی دیگر بهره­بردار برای یافتن نقطه عملکرد سیستم با انجام یک بهینه‏سازی، وضعیت و توان تولیدی واحدها، رزروها و سایر متغیرهای موجود در سیستم را به صورت هم زمان بگونه‏ای که تمامی قیود شبکه، از جمله قیود امنیتی، برآورده شوند بدست می‏آورد.

تمایل روزافزون بهره­گیری از انرژی باد به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر ارزان و در عین حال متغیر در نظر گرفته می­شود. بنابراین استفاده از مزرعه بادی در برنامه­ریزی و بهره­برداری سیستم قدرت مطرح می­شود. عملکرد اقتصادی و قابلیت اطمینان یک شبکه قدرت وابستگی قابل ملاحظه­ای به دقت پیش­بینی بار دارد. بنابراین با توجه به امکان وجود خطا در پیش­بینی تولید بادی و میزان بار شبکه، برنامه­ریز سیستم باید الگوی تولید را به نحوی تعیین نماید که علاوه بر تامین بار مصرفی، رزروها نیز تامین گردد و خطای پیش­بینی بار، تولید بادی و همچنین خروج واحد تولید و خط جبران شود.

در این پایان‏نامه به معرفی ساختاری جدید برای در نظر گرفتن عدم قطعیت پیش­بینی بار در تسویه همزمان بازارهای انرژی و رزرو در حضور مزرعه بادی ضمن در نظر گرفتن فرمولاسیونی نو برای لحاظ کردن هزینه وقوع هر سناریو در مسئله بهینه سازی دو مرحله­ای در کوتاه مدت (24ساعت) پرداخته شده است. لازم به ذکر است که عدم قطعیت­های سیستم، اعم از تولید مزرعه بادی، بار پیش­بینی شده و همچنین خروج واحدهای تولید و خطوط نیز در مسئله بهینه­سازی در نظر گرفته شده است. برای مدل­سازی مسئله بر اساس تکنیک برنامه‏ریزی ترکیبی با اعداد صحیح و حقیقی در حالت خطی استفاده شده است.

با بهره­گیری از سیستم­های تست قابلیت اطمینان IEEE، کارائی فرمول­بندی ارائه شده، نشان داده شده و نتایج بدست آمده از انجام این مطالعات تشریح گردیده است. در انتها، پیشنهاداتی برای ادامه این پایان نامه آورده شده است.

کلمات کلیدی: برنامه مشارکت واحدها با در نظر گرفتن قیود امنیتی، پخش بار اقتصادی، تسویه بازار، رزرو بالا رونده و پایین رونده در سمت تولید و مصرف، قطع بار، برنامه ریزی ترکیبی با اعدادصحیح و حقیقی .

 

فهرست مطالب

فصل1 1

مقدمه 1

فصل2 : برنامه مشارکت واحدها و بازار همزمان انرژی و رزرو با در نظر گرفتن محدودیت‏های امنیتی 10

2-1 مقدمه 12

2-2 مروری بر منابع 15

2-3 فرمولاسیون متداول مسئله مشارکت واحدها 19

2-3-1 معرفی شمای کلی الگوریتم 19

2-3-2 تابع هدف 21

2-3-3 قیود موجود در مسئله اصلی 24

2-3-4 قیود شبکه در حالت عملکرد عادی 27

2-3-5 قیود شبکه در حالت عملکرد بعد از وقوع حوادث محتمل 28

2-4 فرمولاسیون مورد استفاده برای حل مسئله بکارگیری واحدها 29

2-4-1 تفاوتهای بین روش مورد استفاده و فرمولاسیون مرسوم 30

2-4-2 زیربرنامه تعیین نوع باسها بعد از وقوع هر حادثه 32

2-4-3 جمع بندی الگوریتم 34

2-5 مطالعات موردی 37

2-5-1 بررسی شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه یک ساعته در پیک بار 40

2-5-2 بررسی شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه سه ساعته 45

2-5-3 بررسی شبکه نمونه IEEE RTS2 در بازه یک ساعته 49

2-5-4 بررسی شبکه نمونه IEEE RTS1 در بازه 24 ساعته 53

2-5-5 بررسی شبکه نمونه IEEE RTS2 در بازه 24 ساعته 57

2-6 نتیجه گیری 60

فصل3 : مدل کردن عدم قطعیت باد 60

3-1 مقدمه 61

3-2 مروری بر منابع 64

3-3 مدل کردن عدم قطعیتِ نیروگاه بادی 67

3-3-1 فرمولاسیون مشارکت واحدها با لحاظ کردن نیروگاه بادی 68

3-3-2 قیود موجود در مسئله مشارکت واحدها با قیود امنیتی در حضور مزرعه بادی 70

3-3-3 زیربرنامه تعیین نوع باس ها بعد از وقوع حادثه 71

3-3-4 ایجاد و کاهش سناریوهای باد و خروج واحدها و خطوط 73

3-3-5 جمع بندی الگوریتم 73

3-4 مطالعات موردی 75

3-5 نتیجه گیری 83

فصل4 : مدل کردن عدم قطعیت بار 87

4-1 مقدمه 89

4-2 مروری بر منابع 92

4-3 مدل کردن عدم قطعیتِ پیش بینی بار 93

4-3-1 فرمولاسیون مشارکت واحدها باقیود امنیتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت تولید باد و بار 95

4-3-2 قیود موجود در مسئله مشارکت واحدها با قیود امنیتی با در نظر گرفتن عدم قطعیت تولید باد و بار 96

4-3-3 ایجاد و کاهش سناریوی بار 97

4-3-4 جمع بندی الگوریتم 98

4-4 مطالعات موردی 101

4-5 نتیجه گیری 104

فصل5 : نتیجه‏گیری و ارائه پیشنهاد جهت ادامه کار 109

5-1 نتایج بدست آمده 110

5-2 ارائه پیشنهاد جهت ادامه کار 112

پیوستها : پیوست (الف): لیست متغیرها پیوست، (ب): رزرو بالارونده و پایین رونده، پیوست (ج): عدم قطعیتها، تولید و کاهش سناریو 114

پیوست (الف) : لیست متغیرها 115

متغیرها و توابع: 115

بردارها و ماتریس‏ها: 116

پیوست (ب) : کارکردهای مختلف انواع رزرو در حفظ امنیت شبکه 117

پیوست (ج) : مدل کردن عدم قطعیتها 120

تولید سناریوی خروج های واحدها و خطوط شبکه 121

تولید سناریوی باد و یا بار 122

کاهش سناریو 124

مراجع 125

 

فهرست شکل­ها

شکل (2-1): شمای کلی الگوریتم متداول معرفی شده 20

شکل (2-2): تکهای خطی کردن تابع هزینه واحدهای تولید 23

شکل (2-3): الگوریتم مراحل اجرای برنامه مشارکت امنیتی واحدها 35

شکل (2-4): دیاگرام شبکه نمونهای IEEE RTS1 [50] 39

شکل (2-5): دیاگرام شبکه نمونه ای IEEE RTS2 [52] 50

شکل (3-1): پخش بار اقتصادی برای یک روز با حضور نیروگاه بادی 63

شکل (3-2): الگوریتم مراحل اجرای برنامه مشارکت امنیتی واحدها در حضور مزرعه بادی 75

شکل (3-3) : هزینه بستن بازار به ازای درصد نفوذ تولید نیروگاه بادی در شبکه 24 باس (نیروگاه بادی در باس 3 نصب شده است) 80

شکل (3-4) : هزینه بهره برداری سیستم به ازای درصد عدم قطعیت های متفاوت نیروگاه بادی در شبکه 81

شکل (4-1) : مشارکت واحدها با قیود امنیتی در حضور نیروگاه بادی و عدم قطعیت در پیش بینی بار 100

شکل (ض-1): شبکه کوچک معرفی شده در توضیح کارکرد اول رزروهای پایین رونده 118

شکل (ض-2): شبکه کوچک معرفی شده در توضیح کارکرد دوم رزروهای پایین رونده 119

شکل(ض-3): مدل مارکوف پیوسته زمان دو حالته برای واحدهای تولید و خطوط انتقال 120

شکل ( ض-4) : توزیع نرمال تقسیم شده به 5 بازه برای توان تولیدی باد 123

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

جدول (2-1) : ارتباط بین y(i,tz(i,t) وu(i,t) 27

جدول (2-2): مشخصات واحدهای نیروگاهی شبکه های مورد بررسی در مطالعات موردی 40

جدول (2-3): توان مصرفی در باس‏های گوناگون 40

جدول (2-4): نرخهای پیشنهادی برای رزرو بالارونده و پایین رونده هر واحد [41] 41

جدول (2-5): پیشامدهای احتمالی در نظر گرفته شده در شبیه سازی ها مطابق با مرجع [51] 42

جدول (2-6): وضعیت قرارگیری واحدها در باس ها و مقایسه نتایج اجرای برنامه با مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 42

جدول (2-7): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 43

جدول (2-8): مقایسه رزرو بالا رونده سمت مصرف برای روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 43

جدول (2-9): خطوط پر شده برای مطالعه موردی 1 ساعته در شبکه 24 باس برای یک ساعت 44

جدول (2-10): نوع باس های شبکه مطالعه موردی اول بعد از هر حادثه در شبکه 24 باس برای یک ساعت 44

جدول (2-11): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش [41] در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46

جدول (2-12): وضعیت روشن و خاموش بودن واحدها در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46

جدول (2-13): وضعیت مشارکت واحدها در باسها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای توان تولیدی در شبکه 24 باس برای سه ساعت 46

جدول (2-14): وضعیت مشارکت واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو بالا رونده سمت تولید در شبکه 24 باس برای سه ساعت 47

جدول (2-15): وضعیت مشارکت واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه 24 باس برای سه ساعت 48

جدول (2-16): نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و روش مرجع [41] برای رزرو بالا رونده سمت مصرف در شبکه 24 باس برای سه ساعت 48

جدول (2-17): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 50

جدول (2-18): رزرو بالا رونده سمت مصرف با روش پیشنهادی و مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 51

جدول (2-19): وضعیت قرارگیری واحدها در باس ها و نتایج اجرای برنامه با روش پیشنهادی و مرجع [41] در شبکه 48 باس برای یک ساعت 51

جدول (2-20): وضعیت مشارکت واحدها در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 53

جدول (2-21): برنامه تولید مشارکت واحدها در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 54

جدول (2-22): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 55

جدول (2-23): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 55

جدول (2-24): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت 56

جدول (2-25): نتایج کلی شبیه سازی روش پیشنهادی در IEEE RTS1 در بازه 24 ساعته 56

جدول (2-26): مقایسه کلی روش پیشنهادی و روش [51] در شبکه 24 باس برای یک ساعت 56

جدول (2-27): برنامه تولید واحدها در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 57

جدول (2-28): برنامه رزرو بالا رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 58

جدول (2-29): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS2 در 24 ساعت 59

جدول (2-30): نتایج کلی شبیه سازی روش پیشنهادی در IEEE RTS2 در بازه 24 ساعته 59

جدول (3-1): هزینه های انرژی به ازای نصب نیروگاه در باس i 76

جدول (3-2): برنامه تولید مشارکت واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 77

جدول (3-3): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 78

جدول (3-4): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت به ازای نصب نیروگاه بادی در باس شماره 3 78

جدول (3-5): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 در 24 ساعت در حضور نیروگاه بادی در باس شماره 3 78

جدول (3-6) : هزینه بستن بازار به ازای درصد نفوذ تولید نیروگاه باد در سیستم قدرت با عدم قطعیت 10% ( ) 79

جدول (3-7) : میزان تغییرات هزینه به ازای درصد تغییرات در تولید نیروگاه بادی با میانگین بادهای متفاوت 81

جدول (3-8) : مقایسه نتایج بدست آمده در شبیه سازی شبکه سه باسه با مرجع [69] (مقادیر توان بر حسب مگاوات است) 82

جدول (4-1): برنامه تولید واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 101

جدول (4-2): برنامه رزرو بالارونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 102

جدول (4-3): برنامه رزرو پایین رونده سمت تولید در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 103

جدول (4-4): برنامه رزرو بالا رونده سمت بار در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 103

جدول (4-5): هزینه مشارکت واحدها با قیود امنیتی در شبکه IEEE RTS1 با عدم قطعیت تولید بادی در باس شماره3 و بار پیش بینی شده 104

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل1

مقدمه

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه

بعد از تحول تجدید ساختار در سیستم‏های قدرت، جنبه‏های اقتصادی سیستم‏های قدرت موضوع بسیاری از تحقیقات در زمینه مهندسی قدرت بوده است؛ زیرا تغییرات مختلف و سریع در ساختار اجتماعی- اقتصادی این سیستم‏ها منجر به تحولات شگفت انگیزی در جنبه‏های فنی بهره­برداری و کنترل و مدیریت آنها شده است.

استراتژی­های گوناگونی برای حداقل کردن هزینه واحدهای تولید انرژی الکتریکی پیشنهاد شده است که برنامه­ریزی مشارکت واحدها و پخش بار اقتصادی جزو بهترین راه ها برای تامین برق با کیفیت، برای مشتری در یک حالت اقتصادی و امن می­باشد [1].

امروزه در اکثر کشورهای دنیا مبادلات توان الکتریکی از طریق بازار برق صورت می­گیرد و بهره­بردار سیستم موظف به حفظ سطح قابل قبولی از امنیت در این سیستم‏هاست. در عین حال عملکرد اقتصادی سیستم‏های قدرت مطلبی است که شدیداً مدنظر بهره­بردار قرار می­گیرد. لازم است انواع رزروهای بالارونده و پائین رونده در سمت تولید و احتمالاً در طرف مصرف درنظر گرفته شود تا از به خطر افتادن سیستم درصورت خروج واحدها و سایر تجهیزات جلوگیری شود.

ساختارهای گوناگونی برای اجرای بازارهای انرژی و رزرو و سایر خدمات جانبی در سیستم‏های قدرت مختلف وجود دارد. هر یک از این ساختارها دارای نقاط قوت و ضعف بسیاری هستند. استفاده از هر یک از این ساختارها به گستردگی سیستم و خواسته‏های بهره‏بردار بستگی دارد. در برخی از سیستم‏ها برای یافتن نقطه عملکرد سیستم در کوتاه مدت بازارهای متنوعی در نظر گرفته می‏شود. برای مثال بازار انرژی، بازار تنظیم، بازار رزرو و … . ضعف اصلی این ساختار بهینه نبودن پاسخ نهایی است. در برخی سیستم‏ها بهره­بردار برای یافتن نقطه عملکرد سیستم با انجام یک بهینه‏سازی، وضعیت و توان تولیدی واحدها، پیشنهادهای رزرو پذیرفته شده و سایر متغیرهای موجود در سیستم را به صورت هم زمان، بگونه‏ای بدست می‏آورد که تمامی قیود شبکه، از جمله قیود امنیتی، برآورده شوند. ضعف‏ اصلی این ساختار دشواری اجرای آن بر روی سیستم‏های گسترده با تعداد زیاد واحدهای تولیدی می‏باشد.

قیمت برق در سیستم سنتی بر مبنای هزینه­های تولید برق بوده و در بسیاری از موارد با توجه به اینکه نیروگاه­ها در این سیستم متعلق به دولت می­باشند، قیمت برق از سیاست های دولت تاثیر می­پذیرد. در سیستم سنتی رقابت تولیدکنندگان برق در بهبود خدمات و بهینه­سازی امور در سطح پایینی قرار داشته و نیروگاه­ها با توجه به برنامه­ریزی انجام گرفته قبلی، موظف به تولید مقدار پیش بینی شده توان برای ساعت خاصی می­باشند.

صاحبان سیستم قدرت انتظار دارند با تعمیم خصوصی­سازی به سیستم­های قدرت، کندی موجود در سرعت پیشرفت و نوآوری در تکنولوژی ساخت نیروگاه­ها و خطوط انتقال مرتفع شود. در کشورهای توسعه یافته و حتی جهان سوم نیز تجدیدساختار با استقبال مواجه شده است، چرا که این امر معمولاً سبب می­شود که سرمایه­گذارهای خصوصی اقدام به ساخت، نصب و راه­اندازی نیروگاه­ها به خرج خود نمایند و هزینه سنگین احداث آن­ها از دوش دولت برداشته شود. در سیستم تجدید ساختار شده صنعت برق بهره­برداری ایمن از سیستم قدرت یکی از مسائل چالش برانگیز بهره­بردار مستقل سیستم می­باشد [2]. بهره­بردار مستقل سیستم با موضوعات سخت و پیچیده­ای در ارتباط با تامین امنیت و قابلیت اطمینان سیستم مواجه است که یکی از آن­ها تامین رزرو سیستم است [3].

برنامه زمانبندی تولید (کوتاه مدت-بلندمدت)، که با عنوان مشارکت واحدها نیز شناخته می­شود یکی از مسائل عمده سیستم قدرت می­باشد. برنامه­ریزی مشارکت واحدها شامل بهینه­سازی منابع تولید برای حداقل­سازی هزینه تولید توان با رعایت قیود مربوطه می­باشد که پتانسیل کافی برای صرفه جویی میلیون­ها دلار در سال، به عنوان عملیات اقتصادی را دارا می­باشد. در مدار قرارگرفتن یک واحد تولیدی به معنی روشن کردن آن و سپس سنکرون کردن آن با سیستم و متصل کردن آن به گونه­ای است که بتواند توان الکتریکی را به شبکه انتقال دهد. بکارگیری تعداد زیادی واحد تولید که تقریباً گران است و یا خارج کردن تعدادی از واحدها زمانی که مورد نیاز نباشند می­تواند موجب صرفه­جویی در حجم زیادی از پول شود. به صورت بنیادی، دقیق­ترین روش برای حل مسئله مشارکت واحدها، روش یکایک شماری است. بدین ترتیب که با آزمایش تمام ترکیبات ممکن روشن و خاموش بودن واحدها در بازه زمانی مورد مطالعه تعداد کل ترکیبات ممکن خواهد بود که N نشان دهنده تعداد واحدها و M تعداد ساعات مورد مطالعه می­باشد. با در نظر گرفتن سرعت پروسسورهای کنونی، حل مسئله به این روش برای سیستم­های قدرت امروزی کاملاً غیر ممکن است. بنابراین لزوم اعمال یک الگوریتم مناسب به این مسئله ضروری به نظر می­رسد. تکنیک­های حل مختلفی برای این مسئله وجود دارد که بطور کلی آن­ها را می­توان به سه دسته روش­های عددی، روش­های هوشمند و روش­های ترکیبی تقسیم کرد. روش­های هوشمند به لحاظ همگرایی عددی و نیز کیفیت پاسخ مقبولیت بالایی ندارند [4].

***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تعداد صفحه :136

قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09124404335        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید